曲线桥预制梁布设探讨
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摘要：文章主要从方案拟定的一般原则和墩台的布设角度等谈了山区曲线预制桥梁的布设，对指导曲线预制桥梁的设计有一定的积极意义。
关键词：断面形式，曲线半径，墩台
一、引言
预制结构桥梁以其设计简单、施工方便快捷、节省造价的优点成为山区高速公路桥梁设计方案的首选。但是，对于预制结构桥梁来说，它也有一些局限性：必须是标准长度跨径，且必须是直线结构。因此，预制结构桥梁方案拟定的合理与否以及预制梁、板布置方法的优劣将会对该桥的施工进程、造价产生严重的影响。只有合理的方案拟定，科学的板、梁布置才能充分发挥预制结构标准化、装配化的优点。
二、预制结构桥梁方案拟定时所考虑的一般原则
山区高速公路预制结构桥梁方案拟定时所考虑的一般原则之一:孔跨布设上尽量采用中、小跨径为主，并且上部结构大多采用标准化、装配化的形式。山区高速公路预制结构桥梁方案拟定时所考虑的一般原则之二:孔跨布设时应充分考虑跨径与墩高的比例关系。跨径与墩高的关系按桥梁美学原则，一般应选择比值为0.618―1比较经济。
山区高速公路预制结构桥梁方案拟定时所考虑的一般原则之三:对于中小跨径桥梁且墩高较低的桥梁一般采用预制板结构。对于中等以上跨径的桥梁，采用T梁或小箱梁应该从造价、受力性能、施工技术难易程度等方面综合考虑比较确定。
三、预制结构桥梁在梁、板布置时出现的若干情况
预制结构桥梁方案拟定好之后，在做细部设计时，最先遇到的问题就是预制板或预制梁的布置问题。预制的板、梁结构一般都是直线结构，布设到平曲线上时，往往就会产生出很多细节上的矛盾。
下面就具体讲述一下上部构造梁、板与平面曲线半径的关系。桥位处平面曲线半径对桥梁上部结构的平面布置影响较大，主要表现在两个方面，第一是内外弧差，第二是中矢高。
墩台等角度布置(或径向布置)时，由于曲率半径的影响，内外梁梁长不等，半径越小，内外梁梁长差越大。墩台平行布置时，中矢高的大小则影响桥梁平面线形与路线平曲线的适应性。中矢高越小，桥梁平面线形越容易适应路线平曲线，中矢高越大，桥梁平面线形越难适应路线平曲线。一般来说，中矢高小于等于10cm的桥梁可以按照直线平行布孔，通过将桥面护栏现浇成曲线以适应平面线形。中矢高大于10cm小于20cm的桥梁可以将桥梁先按照直线平行布孔之后整体向曲线凸出方向移动(1/2中矢高)的距离，依旧通过现浇桥面护栏为曲线来适应平面线形。对于中矢高大于20cm的桥梁，则应按照折线平行布设，并应考虑对边梁翼缘进行适当的调整。
3.1、各墩台等角度布置
各墩台等角度布置，其特征为:桥墩中心线与交点处切线所成角度完全相同;桥墩、桥台中心线互不平行;各个桥墩盖梁长度完全相同。曲线引起的每片梁长度变化靠预制梁自身长度调整，设计时应保持联端伸缩缝平行。
墩台等角度布置最常见的情况是:等90°布置，也即径向布孔。等角度布置适用于跨径较大、桥长较长的大、中桥。在山区高速公路桥梁中，一般采用小箱梁、T梁断面的桥梁常用等角度布置。
墩台等角度布置时，内、外梁梁长不等。但是预制结构桥梁若想发挥其施工方便快捷、节省造价的优势，要求每片梁在预制时，尽量预制成标准跨径等梁长。因而，在等角度布置时，由曲线引起的梁长变化可通过以下两种方法解决:
一、等梁长法。当曲线半径较大时，预制梁预制为标准跨径等梁长，梁长的变化值通过现浇梁端长度或连续梁现浇中横梁变宽度来调整。下部结构需增大盖梁尺寸，以保证每跨预制梁支座在盖梁上的安全放置。需要注意的是，对于边跨设有伸缩缝的一端，必须预留出联端伸缩缝安装的固定宽度，则需要将预制梁以安装伸缩缝一端为基准对齐放置。
边跨预制梁以一端为基准对齐放置有可能造成另一端预制梁支座中心距离桥墩盖梁中心过大导致下部盖梁尺寸增加过大，这时就需要将边跨预制梁作为变梁长来处理。
二、变梁长法。当曲线半径较小时，由于内外弧差较大，引起内外梁长差别较大。因此，预制梁采用变化预制梁长度的方法来适应曲线引起的梁长变化。对于山区高速公路桥梁，适用变梁长的情况如下:
25m跨径组合T梁或小箱梁桥所处平曲线半径R小于800m， 30m跨径组合T梁或小箱梁桥所处平曲线半径R小于1200m，40m跨径组合T梁或小箱梁桥所处平曲线半径R小于5000m，50m跨径组合T梁或小箱梁桥所处平曲线半径R小于3000m时。在布梁设计时需将每片梁相对标准跨径梁长的变化值表述清楚，一般应绘制《主梁平面布置图》，列表表示出每片梁长的增长(减少)的6值。
在做设计时应尽量采用等梁长法。虽然变梁长法设计简单，但是却造成施工难度较大。梁长变化值增多，施工时就得频繁调整模板，且对长度变化的预制梁要逐一编号，场地周转不便，需要较大的堆放空间，这在平地空间较少的山区是非常棘手的问题。所以，应该以等梁长法设计为主，其次考虑变梁长法。
径向布孔的预置梁桥还需考虑弦弧差对桥梁外边缘线线形的影响。当弦弧差小于10cm时，一般均可通过调整外侧护栏的线形来拟合桥梁外边缘线的曲线线形。当弦弧差大于10cm时，则必须通过调整边梁悬臂以适应曲线。
3.2各墩台平行布置
各墩台平行布置时，各墩台与路线交角均不相同，各墩台盖梁上的支座位置也不一样，几何及下部结构设计较为复杂，曲线半径较大、桥长较短的中、小桥较为适用，对应于山区桥梁常见的截面形式为空心板桥。其优点是全桥(或各孔)预制板可保持等长度。但由于板端角度不同，墩、台长度不一致，使得设计和施工相对较复杂。常用的平行布板可分为以下两种情况:
一、按照直线布设
直线布板最为方便，上部各板等长度、等角度，下部设计也较简单。但这种方法实际是以牺牲平面线形的曲线协调性为代价的，因而，仅适用于桥长较短的中、小桥并且曲线矢高不超过20cm。其特征为:桥墩中心线及桥台背墙线与桥梁中心线所成角度完全相同;各个桥墩中心线相互平行;不同桥墩盖梁长度完全相同;坐标的计算以桥梁中心线为基准，与路线中心线无关。当跨中曲线矢高f
二、按照折线布设
这种情况适用于曲线矢高介20cm。其特征为:桥墩中心线及桥台背墙线与路线中心线所成角度各不相同;各个桥墩中心线互相平行;各个桥墩盖梁长度各不相同;上部结构板长相同，每孔内预制板角度相同但各孔板角度均不同。
3.3两种方法综合考虑
平行布孔的桥梁(指曲线上平行布孔，特殊的直线平行布孔除外)，每跨梁长虽然相同，但是预制梁端角度不同，上部结构预制时仍然较复杂。若在平行布孔的基础上，适当将墩台中心向曲线偏移方向旋转某一角度，利用等角度布置时预制梁长不变通过现浇段长度来调整该跨的实际梁长和梁端角度，则可实现平行布孔时预制梁也可以等梁长等角度。这种方法适用性却比较少，一是这种方法仅适用于有现浇端可调整的连续梁(如上部结构为小箱梁或T梁，简支板不适用)，二是这种方法适用于平曲线偏移角度较小的情况(如直线向缓和曲线过度段的桥孔布置)，三是墩台中心旋转的这一角度是根据曲线转角通过多次尝试寻找出来，难以把握规律。这种方法最大的优点是上部预制结构等长度等角度，缺点是上部布梁设计难度大，下部各墩台长度及交角也不相同。所以，该方法仅作为平曲线偏移不大、桥长较短的装配式连续梁桥布孔的尝试性方法。